Структурный подход к программированию

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Структурный подход к программированию.
Стадия «Эскизный проект»
Цель работы: научиться создавать формальные модели и на их основе определять спецификации
разрабатываемого программного обеспечения.
Подготовка к лабораторной работе
1. Ознакомиться с лекционным материалом по теме «Структурный подход к проектированию ПС. Анализ
требований» учебной дисциплины «Разработка и стандартизация ПС и ИТ».
1. Изучить соответствующие разделы в изданиях [1 - 3].
Теоретическая часть. Разработка спецификаций
Разработка программного обеспечения начинается с анализа требований к нему. В результате анализа
получают спецификации разрабатываемого программного обеспечения, строят общую модель его
взаимодействия с пользователем или другими программами и конкретизируют его основные функции.
При структурном подходе к программированию на этапе анализа и определения спецификаций
разрабатывают три типа моделей: модели функций, модели данных и модели потоков данных. Поскольку
разные модели описывают проектируемое программное средство с разных сторон, рекомендуется
использовать сразу несколько моделей, разрабатываемых в виде диаграмм, и пояснить их текстовыми
описаниями, словарями и т.п.
Структурный подход к разработке ПС предполагает использование следующих видов моделей:
• диаграмм потоков данных (DFD — Data Flow Diagrams), описывающих взаимодействие источников
и потребителей информации через процессы, которые должны быть реализованы в системе;
• диаграмм «сущность—связь» (ERD — Entity-Relationship Diagrams), описывающих базы
данных разрабатываемой системы;
• диаграмм переходов состояний (STD — State Transition Diagrams), характеризующих поведение
системы во времени;
• функциональных диаграмм (методика SADT);
• спецификаций процессов;
• словаря терминов.
Диаграммы переходов состояний
С помощью диаграмм переходов состояний можно моделировать последующее функционирование
системы на основе ее предыдущего и текущего функционирования. Моделируемая система в любой
заданный момент времени находится точно в одном из конечного множества состояний. С течением
времени она может изменить свое состояние, при этом переходы между состояниями должны быть точно
определены.
Диаграммы потоков данных
Для описания потоков информации в системе применяются диаграммы потоков данных (DFD —- Data
flow diagrams). DFD позволяет описать требуемое поведение системы в виде совокупности процессов,
взаимодействующих посредством связывающих их потоков данных. DFD показывает, как каждый из
процессов преобразует свои входные потоки данных в выходные потоки данных и как процессы
взаимодействуют между собой. Диаграммы потоков данных, используя функции, описанные на уровне
функциональной модели, позволяют детализировать описание предметной области за счет введения
накопителей, потоков данных и внешних сущностей. Накопитель (хранилище) данных - приспособление
для хранения информации, обладающее возможностью записи и извлечения данных. Способы доступа и
хранения данных в накопителях в ходе анализа не уточняются. Хранилища являются прообразами файлов
или баз данных. Поток данных - канал передачи данных от источника к приемнику. В качестве источников
и приемников данных для потоков могут выступать внешние сущности, процессы и накопители. Внешняя
сущность - объект, являющийся поставщиком и/или получателем информации. Например, «заказчик»,
«банк» и т.д. Внешние сущности обозначают источники и приемники, которые не представляют для анализа
интерес в данный момент и служат для ограничения моделируемой части предметной области. Отражают
взаимодействие системы с внешним миром.
Спецификации процессов
Спецификации процессов обычно представляют в виде краткого текстового описания, схем алгоритмов,
псевдокодов.
Словарь терминов
Словарь терминов представляет собой краткое описание основных понятий, используемых при
составлении спецификаций. Он должен включать определение основных понятий предметной области,
описание структур элементов данных, их типов и форматов, а также всех сокращений и условных
обозначений.
На основе модели потоков данных создается словарь данных ( Data Dictionary ), в котором хранится и
анализируется состав потоков и накопителей данных, взаимосвязь отдельных элементов потоков и
накопителей данных. Например, при моделировании документооборота вводятся сведения о структуре и
реквизитном составе документов.
Диаграммы «сущность—связь»
Хранимые в словаре данных описания каждого накопителя (хранилища) данных используются для
перехода к построению модели данных в виде диаграмм «сущность-связь» (ERD). В отличие от
функциональных диаграмм (IDEF0) и диаграмм потоков данных (DFD) диаграммы «сущность-связь» ( ERD
) описывают информационное пространство, в рамках которого реализуются процессы объекта
предметной области. Выявляются и определяются элементы базы данных, в которых будут храниться
данные системы. Выявляются и определяются их атрибуты и отношения. Модель данных должна быть
привязана к функциональной модели: элементы модели данных и их атрибуты должны соответствовать
накопителям данных. Диаграмма сущность—связь — инструмент разработки моделей данных,
обеспечивающий стандартный способ определения данных и отношений между ними. Она включает
сущности и взаимосвязи, отражающие основные бизнес-правила предметной области. Такая диаграмма не
слишком детализирована, в нее включаются основные сущности и связи между ними, которые
удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ИС.
Порядок выполнения работы
1. На основе технического задания из лабораторной работы № 2 выполнить анализ функциональных и
эксплуатационных требований к программному продукту.
2. Определить основные технические решения (выбор языка программирования, структура
программного продукта, состав функций ПП, режимы функционирования и т.д.).
3. Разработать архитектуру проектируемого программного средства. Для проектирования архитектуры
программной системы использовать диаграммы потоков данных (DFD).
4. При построении диаграммы потоков данных (DFD) учитывать следующие правила
 Размещать на каждой диаграмме от 3 до 7 процессов.
 Избегать несущественных на данном уровне деталей.
 Декомпозицию потоков данных выполнять одновременно с декомпозицией процессов
(т.е., параллельно!).
 Избегать аббревиатур, имена подбирать по существу.
 Имена процессов должны быть глаголами или глагольными существительными. Имена
подсистем должны быть существительными. Имена потоков должны быть названиями
документов или групп документов.
 Не дублировать определения функционально идентичных процессов, ссылаться на
имеющееся, на более высоком уровне определения.
5. Определить объекты и их атрибуты для моделирования структур данных на основе построенной
модели архитектуры системы (DFD-модели).
6. Добавить словарь терминов (данных).
7. Оформить результаты проектирования в виде эскизного проекта.
8. Представить отчет по лабораторной работе преподавателю для защиты.
Требования к результатам выполнения лабораторной работы
При выполнении лабораторной работы обратите внимание, что
 Построенная DFD-модель архитектуры программной системы должна отражать весь
указанный в техническом задании функционал, а также четко отражать существующие
потоки данных и описывать правила их движения
 Накопители, выделенные в модели, должны быть учтены при построении модели
данных для разрабатываемого программного средства
 По построенным моделям должен быть создан словарь терминов
Защита отчета по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен быть оформлен согласно требований СТО ВГУЭС и состоять из
следующих структурных элементов:
1. титульный лист;
2. текстовая часть;
3. приложение: разработанный эскизный проект на программный продукт
Текстовая часть отчета должна включать пункты:
 условие задачи;
 порядок выполнения.
 результаты проектирования:
o основные технические решения
o построенная DFD модель (архитектура системы) и ее описание
o построенная модель данных(объекты , атрибуты) и ее описание
o словарь данных
Зашита отчета по лабораторной работе заключается в предъявлении преподавателю полученных
результатов в виде файлов (отчет, модели) и демонстрации полученных навыков в ответах на вопросы
преподавателя.
Контрольные вопросы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Назовите четыре основные модели ЖЦ ПС.
Назовите этапы разработки программного обеспечения.
Перечислите основные составляющие эскизного проекта.
Для чего применяют моделирование при разработке ПС?
Какие диаграммы используются при проектировании программного обеспечения?
Что представляет собой DFD-диаграмма?
Что представляет собой ERD-диаграмма?
Для чего используют DFD-диаграммы?
Для чего используют ERD –диаграммы?
Что такое спецификация процесса?